[发明专利]用于燃气涡轮发动机的护罩

说明书

本文提供了一种涡轮护罩区段(35)，其包括：目标外表面(71)和目标内区域(72)；和具有第一通道类型(60)和第二通道类型(61)的冷却配置。第一通道类型包括：入口(62)和出口(63)；延伸穿过目标内区域(72)的目标部段；在目标部段的第一端部和第二端部之间纵向间隔开的侧向端口(85)；和目标内区域内的从目标外表面偏移最小偏移(76)的路径。第二通道类型(61)包括：设置在第一端部和第二端部处的死端(93、94)；连接到第一通道类型的侧向端口(86)的侧向端口(97)；和穿过目标内区域的在谷(95)和峰(96)之间可变的路径。第二通道类型(61)在谷处比在峰处更靠近目标外表面(71)驻留。在谷中的每个谷处，第二通道类型驻留在最小偏移(76)内。

背景技术

本文所公开的主题涉及燃气涡轮发动机的涡轮内的热气体路径部件，并且更具体地但不限于，涉及围绕涡轮转子叶片形成的固定式护罩的内部结构和冷却配置。

燃气涡轮发动机包括压缩机部段和涡轮部段，其中多排叶片轴向堆叠成级。每个级通常包括一排固定的周向间隔开的定子叶片和一排围绕中心涡轮轴线或轴旋转的转子叶片。在操作中，通常，压缩机转子叶片围绕轴旋转，并且与定子叶片协同作用来压缩空气流。然后，压缩空气的这种供应物用于在燃烧器内燃烧燃料供应物。通常称为工作流体的所产生的热膨胀燃烧气体流然后通过发动机的涡轮部段膨胀。在涡轮内，工作流体被定子叶片重定向到转子叶片上，从而为旋转提供动力。固定式护罩可围绕转子叶片构造以限定热气体路径的边界。转子叶片连接到中心轴，使得转子叶片的旋转使轴旋转，并且以这种方式，燃料的能量被转换成旋转轴的机械能，该机械能例如可以用于使压缩机的转子叶片旋转，从而产生燃烧所需的压缩空气的供应物，以及使发电机的线圈旋转以产生电能。在操作期间，由于高温、工作流体的速度和发动机的旋转速度，热气体路径内的许多部件由于极端机械负载和热负载变得处于高应力下。

许多工业应用(诸如涉及发电和航空的应用)仍然严重依赖燃气涡轮发动机，并且因此，更高效的发动机的设计仍然是持续存在的目标。甚至在机器性能、效率或成本效益方面的增量进步在围绕该技术发展的竞争市场中也是有意义的。虽然存在用于改进燃气涡轮的效率的若干已知策略—例如，增加发动机的尺寸、点火温度或旋转速度—每个策略通常对已经处于高应力下的热气体路径部件施加附加应变。因此，通常仍然需要改进的设备、方法或系统，以用于减轻此类应力，或者另选地增强此类部件的耐用性以使它们更好地承受应力。

例如，热气体路径的极端温度对围绕成排转子叶片形成的固定式护罩产生应力，从而导致部件的劣化并缩短其使用寿命。需要能优化冷却剂效率，同时在应用中能具有成本效益地构造、耐用和灵活的新型护罩设计。具体地，使冷却剂有效性、结构稳健性、零件寿命长久和发动机效率最大化的护罩冷却策略和内部配置代表了有价值的技术。

发明内容

本申请描述了一种用于在燃气涡轮发动机的涡轮中使用的热气体路径部件。该热气体部件可包括：目标外表面；相对的外表面，该相对的外表面跨过热气体路径部件与目标外表面相对；表面端口，该表面端口穿过相对的外表面形成；目标内区域，该目标内区域以预定距离邻近目标外表面限定，预定距离垂直于目标外表面截取；和冷却配置，该冷却配置包括第二通道类型。第二通道类型可包括：非连续流通道，该非连续流通道在设置在第一端部处的死端和设置在第二端部处的死端之间纵向延伸；侧向端口，该侧向端口在第二通道类型的第一端部和第二端部之间纵向间隔开，第二通道类型的侧向端口连接到表面端口中的相应表面端口；和路径，该路径穿过目标内区域限定，路径在谷和峰之间可变，谷和峰在第二通道类型的第一端部和第二端部之间纵向间隔开，其中第二通道类型在谷处比在峰处更靠近目标外表面驻留。